浅谈某厂 400V 厂用电系统接线、保厂电优化方案

引言：

某水电站是兼有防洪、供水、发电等综合功能的水电枢纽，大部分电厂设备经过更新改造后大大提升的发电的自动化水平以及运行的可靠性，但仍有部分老旧设备运行难以更新并出现了可靠性和安全性的降低，其中厂用电的设备因操作风险偏大，导致拖延设备更新换代引起设备老旧而出现的设备不可靠问题，因此本文想通过优化厂用电。

1.厂用电现状和面临的问题

1.1 厂用电接线介绍

400V 厂用电系统为单母线带分段，分别取电自 13.8kV 双母线的Ⅰ、Ⅱ段，经由B41、B42 两台 800kVA 有载调压变压器降压至 400V 供电，柴油发电机作为紧急备用电源使用，整个厂用电系统以 A 型逻辑开关（施耐德MASTERPACT MT（H，T） 抽屉式）实现 400V 厂用电母线分段以及负荷分配，厂用电负荷分别为4 台发电机组用电、油气水辅助设备用电、照明用电、计算机监控用电、检修用电以及坝腔和坝顶的设备用电等。

图 1 原 400v 厂用电接线图

1.2 运行方式

正常运行时，两台厂用变压器分别各供一段厂用电母线运行，备用电源自动投入装置应投入使用，两段厂用电源互为备用，厂房柴油发电机为厂用电紧急备用电源。机组动力柜采用双电源供电（一段工作，一段备用），1 号机、3 号机动力柜电源由厂用电Ⅰ段母线供，2 号机、4 号机动力柜电源由厂用电Ⅱ段母线供，1 号机与 2 号机、3 号机与 4 号机动力柜之间设有联络刀闸和开关，互为备用。正常运行时2 号机、4 号机动力柜的联络刀闸和联络开关在“合闸”位置，1 号机、3 号机动力柜的联络刀闸和联络开关在“分闸”位置，有利于断电情况下操作一把刀闸实现快速复电。

1.2.1 厂用电1A～6A 开关正常运行方式的逻辑：

1A、2A 开关合闸，3A 开关分闸；4A 开关合闸、5A 开关分闸（或 5A 合闸、4A分闸，4A 为主用）；6A 开关分闸，柴油发电机备用。

1.2.2 厂用电全停（811、812 开关跳闸）的逻辑：

a）1A、2A、3A 开关自动分闸（失压跳闸），4A、5A 开关自动分闸，5S 后柴油发电机启动并自动合上 6A 开关，自动合上 4A 开关，延时 3S 自动合上 3A 开关，柴油发电机带全厂厂用电（此时 6A 开关接点闭锁1A、2A 开关合闸）；

a）如1 号厂变先恢复送电（811 开关合闸），则延时3S 自动跳6A 开关、4A 开关，3A 开关自动失压跳闸，1A 开关自动合闸、自动合4A 开关、延时 3S 自动合3A 开关，厂用电单段供；

b）如 2 号厂变先恢复送电（812 开关合闸），则延时3S 自动跳 6A 开关、4A 开关，3A 开关自动失压跳闸，2A 开关自动合闸、自动合5A 开关、延时 3S 自动合3A 开关、5A 开关自动跳闸、4A 开关自动合闸。

1.2.3 厂用电Ⅰ段中断时的逻辑：

自动分 4A 开关（失压跳闸）、自动合 5A 开关、延时 3S 自动合 3A 开关，自动跳5A 开关、自动合 4A 开关。

1.2.4 厂用电Ⅱ段中断时的逻辑：

延时3S 自动合3A 开关，坝腔盘负荷仍由 4A 供电

存在的问题：

1.A 型逻辑开关设备老旧导致发生逻辑混乱问题，出现实际情况与规程设定正常运行工况不一致的问题，原应由B41 厂变长期通过 4A 逻辑开关带坝腔盘负荷，因 5A逻辑开关无法自动分闸导致由 5A 逻辑开关长期带坝腔盘负荷。

2.机组黑启动试验中，出现3A 逻辑开关故障未自动分闸导致柴油发电机监测到全厂失压自启动后，6A 开关不能自动合闸带起厂用电，增加全厂失压的时间而导致厂用电的安全性和备用电源的可靠性降低。

3.对厂用电Ⅰ段或Ⅱ段 A 型逻辑开关进行检修或更换时，需要将本段厂变压器及地区变退出，导致另一段长期单段供电增加全厂失压的风险。

4.A 型逻辑开关出现逻辑动作不可靠或逻辑故障需要检修和试验时，厂用电必须全停才能实现所有A 型逻辑开关的联动试验。

厂用电接线优化及保厂用电方案研究厂用电接线优化方案

水电厂原 400V 厂用电接线为单母带分段，由两台变压器提供电源，经由厂用电室的 13 个盘柜进行负荷供给，厂用电盘正常运行时为分段运行，并由 A 型逻辑开关根据不同情形自动切换为厂用电分段供、厂用电单段供和柴油发电机独立供电，若 A型逻辑开关出现故障时，各开关未能准确动作则会导致部分设备面临停电或者大电网失压导致厂用电失压而 6A 未能动作合闸引起全厂失压时长延长，作为电网黑启动点来说，不仅影响黑启动的可靠性，也会因机组无法黑启动所带来的经济考核，进而影响电厂经济性。

根据上述情形，为快速消除问题同时考虑到所带负荷和现场施工的便利性，现提出使用同类型的 1A/2A 型逻辑开关（施耐德 MASTERPACT MT（H，T） 抽屉式），增设 7A、8A 两个逻辑开关分别作为厂用电Ⅰ、Ⅱ段的旁路开关，并与 1A、2A 进行互相闭锁实现 1A 与 7A、2A 与 8A 之间内部自动切换，在 1A 和 2A 需要检修或 A 型逻辑开关内部逻辑试验时，合上7A 和8A 对400V 厂用电母线进行分段供，从而避免了全厂失压的风险，并提高厂用电的灵活性以解决厂用电盘柜检修难的问题。

增加防汛便携式发电机快接至黑启动机组节点保厂用电方案

根据水电厂防汛物资配备，本着物尽其用的原则，提出将防汛便携式汽油发电机作为黑启动机组备用微电源，同时在 1 号机组动力盘接线上增配一个快接口以提高备用电源接入的效率，微电源发电功率为7.5kW 仅用于二次盘柜设备。在全厂失压并且柴油发电机无法启动的极端情形下，利用高压气系统剩余压力作为调速器驱动导叶的动力，将便携式汽油发电机接至（图2）1 号机组动力盘开关的下端，直接对黑启动机组供电，实现黑启动机组手动开至空载态带起厂用电，具体步骤为：

1、跳开1 号机组动力盘

2、手动将压油泵投切；

3、打开压油槽进气阀与高压气罐连接

4、手动开启技术供水；

5、落下风闸；

6、将调速器选择开关调至机手动；

7、打开导叶至空载态；

8、查13.8kV 母线电压正常后，合上厂变高压侧开关811 开关；

9、查 1A 自动合闸、4A 自动合闸、3A 延迟 3S 自动合闸后，确保厂用电带电正常；10、合上 1 号机组动力盘开关；11、切开便携式发电机组。

表1 便携式汽油发电机组

汽油发电机组

新厂用电接线下的A 型开关逻辑试验处理思路

在保障厂用电安全的情况下，先将柴油发电机控制柜以及 6A 开关放“手动”位A 逻辑开关放“手动”控制位置，退出1 号柜和11 号柜及其坝腔盘负荷，将1A 开关手动分闸后立即合上厂用电一段旁路开关 7A，检查厂用电一段供电正常， 将 2A 开关手动分闸后，立即合上厂用电二段旁路开关8A，检查厂用电二段供电正常。

将各A 型开关小车摇至试验位，逻辑试验步骤如下表：

表 2 A 型逻辑开关试验步骤

结束语

当前 400V 厂用电系统接线使得厂用电系统设备更新困难和检修困难，针对这个问题提出以快速消除问题同时考虑到所带负荷和现场施工的便利性为出发点，对当前接线方式进行调整以保障厂用电运行的安全性和并且提高运行可靠性，还能减少厂用电设备的停电次数，达到了各 A 型逻辑开关进行联动试验的情形下，厂用电能够以单母带分段的条件下可靠运行目的。

参考文献

[1]水力发电厂厂用电设计规程[M]．北京：中国电力出版社，2014

[2]马加顺，周明露.天生桥二级水电站 400V 厂用电接线优化研究[J].电气技术与经济，2024，（01）：319-320+329.

[3]王永胜，刘怀龙.浅析某水电站厂用电系统的优化改造[J].水电站机电技术，2023，46（03）：38-40.DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2023.03.010.